bai giang ruou etylic

1

Bài mở đầu: NHỮNG KHÁI NIỆM VỀ PHƯƠNG PHÁP
SẢN XUẤT RƯỢU ETYLIC
Hiện nay, trên thế giới, rượu etylic được sản xuất bằng hai phương pháp:
- Phương pháp lên men bằng vi sinh vật.
- Phương pháp tổng hợp.
Ở đây, chúng ta chỉ khảo sát phương pháp lên men bằng vi sinh vật: là phương
pháp sử dụng enzyme của vi sinh vật để chuyển hóa glucid thành đường khử và đường
khử thành rượu rồi chung cất tinh chế để được rượu etilic.
Quá trình chuyển hóa glucid (tinh bột và cellulose) thành đường khử được thực
hiện bằng nhiều phương pháp khác nhau; còn giai đoạn rượu hóa và chưng cất tinh chế thì
có nguyên lý như nhau. Vì vậy, tên gọi khác nhau của phương pháp lên men bằng vi sinh
vật chính là tên của phương pháp chuyển hóa tinh bột.
1. Phương pháp maltase: là phương pháp sử dụng enzyme của malt để chuyển hóa tinh
bột thành đường.
* Ưu điểm:
- Thời gian chuyển hóa ngắn.
- Chất lượng rượu có hương vị đặc trung, dễ chịu.
- Ít bị nhiễm khuẩn.
* Nhược điểm:
- Hiệu suất không cao vì phức hệ enzyme của malt không hoàn chỉnh nên thủy
phân glucid không triệt để.
- Chỉ áp dụng đối với các nước ở xứ lạnh.
- Giá thành sản phẩm cao.
2. Phương pháp acid: là phương pháp sử dụng acid (HCl, H
2
SO
4
) để chuyển hóa glucid
thành đường.

*Ưu điểm: Vừa chuyển hóa triệt để tinh bột thành đường vừa chuyển hóa mọtt
phần hemicellulose và cellulose thành đường, do đó hiệu suất cao.
*Nhược điểm:
- Tạo nhiều sản phẩm đường không lên men khác.
- Một số acid amin nhất là tryptophan, có trong nguyên liệu sẽ bị phá hủy.
- Sau khi đường hóa cần phải trung hòa acid bằng NaOH, Ca(OH)
2
hoặc CaCO
3
. -
Các sản phẩm của sự trung hòa này sẽ gây trở ngại cho giai đoạn rượu hóa và ảnh
hưởng đến chất lượng rượu sau này.
2

- Phải sử dụng thiết bị chịu acid đắt tiền.
- Bã rượu sản xuất bằng phương pháp acid sử dụng trong chăn nuôi cũng không
tốt.
3. Phương pháp men thuốc bắc (MTB): là phương pháp sử dụng bánh men thuốc bắc để
sản xuất rượu. Phương pháp này tạo ra những sản phẩm rượu đặc sản Việt Nam như: rượu
nếp, rượu cẩm,… cũng như rượu Sakê của Nhật.
Phương pháp này có những đặc điểm đặc trưng khác với những phương pháp khác
như:
- Nấm mốc và nấm men được nuôi cấy và phát triển cùng một lúc trên môi trường
tinh bột sống và có thêm những vị thuốc bắc.
- Nguyên liệu tinh bột không nhất thiết phải hồ hóa thành dung dịch mà chỉ cần làm
chín. Vì vậy mà hạn chế tác dụng của amylase lên mạch tinh bột làm cho hiệu suất đường
hóa không cao.
Quá trình đường hóa và rượu hóa tiến hành cùng một lúc.
* Nhược điểm:
- Dễ bị nhiễm tạp khuẩn.

- Độ acid trong dịch lên men cao làm ức chế các quá trình đường hóa, lên men và
tạo ra nhiều sản phẩm trung gian khác.
- Tế bào tinh bột chưa được phá vỡ triệt để nên tinh bột còn sót lại nhiều sau khi kết
thúc quá trình lên men, hiệu suất tổng thu hồi thấp.
4. Phương pháp Amylomyces Rouxi (Phương pháp Amyloza):
Đặc điểm của phương pháp này là sử dụng một lượng nấm mốc và nấm men nuôi
cấy thuần khiết, sau đó cho phát triển tiếp tục trên môi trường cần lên men trong điều kiện
vô trùng tuyệt đối, có thông khí ở những giai đoạn cần thiết, để thực hiện quá trình đường
hóa và rượu hóa.
*Ưu điểm:
- Hiệu suất tổng thu hồi cao do các giai đoạn được thực hiện trong một thiết bị kín,
vô trùng tuyệt đối.
- Dễ cơ giới hóa và tự động hóa trong sản xuất.
* Nhược điểm:
- Chu kỳ sản xuất kéo dài vì tất cả các giai đoạn phải thực hiện trong cùng một
thiết bị thay vì được tiến hành song song trong nhiều thiết bị khác nhau.
- Đòi hỏi nguyên liệu phải tương đối đồng đều và có nhiều chất dinh dưỡng. Nếu
thay đổi nguyên liệu thì phải thay đổi chủng nấm men và nấm mốc.
3

- Yêu cầu vô trùng tuyệt đối, do đó hiệu suất tổng thu hồi dễ bị biến động lớn.
- Tiêu hao điện, nước, không khí nén vô trùng và hơi nhiệt nhiều hơn so với các
phương pháp khác.
* Sản xuất rượu etylic bằng phương pháp tổng hợp: là phương pháp tổng hợp rượu
etylic từ etylen.
4

Chương 1: NẤU NGUYÊN LIỆU TINH BỘT
1.1. MỤC ĐÍCH CỦA NẤU NGUYÊN LIỆU:
Tinh bột của các loại ngũ cốc và củ được chứa trong màng tế bào do đó amylase

không tác dụng được. Khi nghiền, nguyên liệu chỉ một phần bị phá vỡ; mặt khác, tinh bột
sống không hòa tan trong nước nên hệ enzyme thủy phân tác dụng rất chậm. Vì vậy mục
đích của nấu nguyên liệu là phá vỡ màng tế bào tinh bột và biến tinh bột của nguyên liệu
ở trạng thái hòa tan trong nước.
Mục đích đó được thực hiện trong quá trình nấu do tác dụng của các yếu tố sau:
* Nhiệt độ nấu: hiện nay trên thế giới có hai xu hướng:
- Nấu ở nhiệt độ 145-155
o
C trong thời gian dài.
- Nấu ở nhiệt độ 170-180
o
C trong thời gian rất ngắn (2-4 phút).
Cơ sở để giải thích chế độ nhiệt độ trên như sau:
Để quá trình đường hóa có thể thực hiện được, cần phải nâng nghiệt độ của dung
dịch hồ tinh bột đến nhiệt độ 75-80
o
C. Tuy nhiên ở nhiệt độ này không thỏa mãn hoàn
toàn việc làm yếu tế bào tinh bột và dung dịch có độ nhớt rất lớn. Do đó, ngay cả nguyên
liệu đã được nghiền nhỏ cũng phait nấu ở nhiệt độ không thấp hơn 135
o
C; để đạt được
yêu cầu phá vỡ gần như hoàn toàn tế bào tinh bột, nhiệt độ nấu không thấp hơn 145-
155
o
C.
* Tác dụng cơ học:
Trong quá trình nấu, phần lớn các tế bào tinh bột không được nghiền nhỏ vẫn giữ
nguyên cấu trúc của nó. Cấu trúc này sẽ bị phá hủy khi tháo khối nấu ra khỏi thiết bị nấu.
Vì lúc này, áp suất giảm xuống làm cho nước trong tế bào tự bốc hơi, thể tích tế bào tăng
lên đột ngột (thể tích hơi lớn gấp 1500 lần so với thể tích của lượng nước bốc hơi tương

ứng) làm cho tế bào tinh bột bị phá vỡ. Mặt khác, do sự va chạm của các tế bào tinh bột
khi qua các tấm chắn ở cửa (hoặc van) tháo khối nấu đã làm cho tế bào tinh bột một lần
nữa bị phá vỡ.
Trong các thiết bị nấu liên tục, đồng thời với việc làm giảm áp suất người ta còn bố
trí thêm các bộ phận làm tăng khả năng phân tán của nguyên liệu.
1.2. SỰ BIẾN ĐỔI CỦA NGUYÊN LIỆU TRONG QUÁ TRÌNH NẤU:
1.2.1. Những biến đổi hóa lý:
1.2.1.1. Sự trương nở và hòa tan tinh bột (quá trình hồ hóa):
* Sự trương nở:
Như các chất keo hút nước khác, tinh bột sau khi hút nước sẽ trương lên, tăng thể
tích và khối lượng hạt tinh bột. Giai đoạn đầu, tinh bột khô tuyệt đối sẽ hút nước 20-25%
5

kèm theo hiện tượng tỏpa nhiệt. Giai đoạn 2 không có hiện tượng tỏa nhiệt và biến đổi
lớn.
Qua thí nghiệm, khi đun tinh bột với nước đến nhiệt độ 40
o
C, hạt tinh bột bắt đầu
trương nở và bắt đầu trương nở cho đến khi có một thể lỏng đồng nhất gọi là trương nở vô
hạn.
* Sự hồ hóa:
Khi nhiệt độ tăng đến giới hạn nhất định, thể tích của hạt tinh bột tăng từ 50-100 lần,
lực liên kết giữa các phân tử yếu dần đến mức độ làm cho tinh bột hòa tan ra. Hiện tượng
đó gọi là hiện tượng hồ hóa tinh bột.
Nhiệt độ hồ hóa tinh bột phụ thuộc vào từng loại nguyên liệu và một số yếu tố khác.
- Ngay cùng một loại nguyên liệu nhưng lại chứa các hạt tinh bột có thành phần và
kích thước khác nhau thì nhiệt độ hồ hóa cũng khác nhau (nhiệt độ hòa tan của amylo
thấp hơn amylopectin do cấu trúc của phân tử đơn giảm hơn so với amylopectin).
Ví dụ: nhiệt độ hồ hóa của khoai tây là 56-70
o

C, lúa mì: 50-80
o
C, ngô: 60-75
o
C, gạo: 65-
73
o
C, sắn: 62-68
o
C.
- Nhiệt độ hồ hóa còn phụ thuộc vào các chất điện ly. Các muối trung tính mà đặc
biệt là các muối kiềm làm giảm nhiệt độ hồ hóa. Sự có mặt của đường saccharose lại làm
tăng nhiệt độ hồ hóa.
*Sự thay đổi của độ nhớt:
Khi nâng nhiệt độ dung dịch huyền phù của tinh bột trong nước làm thay đổi độ
nhớt của dung dịch; ở nhiệt độ 35-40
o
C, độ nhớt thấp nhất sau đó tăng chậm; ở nhiệt độ
63-85
o
C độ nhớt nhảy vọt và đạt đến trị số cực đại, nếu tiếp tục tăng nhiệt độ thì độ nhớt
lại giảm nhanh chóng do amylopectin bị thủy phân. Sự thủy phân của amylopectin bắt đầu
khi nhiệt độ gần 120
o
C; nhiệt độ hòa tan hoàn toàn đối với tinh bột khoai tây là: 132
o
C,
đại mạch là 136-141
o
C, ngô 146-151

o
C.
*Hiện tượng lão hóa tinh bột:
Khi làm nguội dung dịch amylopectin đông đặc nhanh, ở nhiệt độ 55
o
C biến thành
keo, làm cho amylase không thể tác dụng được. Đối với dung dịch amylose thì rất không
bền vững và nhanh chóng liên kết với nhau tạo thành những hạt nhỏ li ti kết tủa xuống và
cũng làm cho amylase không còn khả năng tác dụng để đường hóa. Hiện tượng này
thường gọi là sự biến tính tinh bột (hay còn gọi là hiện tượng lão hóa). Vì vậy trong sản
xuất rượu, sau khi nấu, người ta làm nguội nhanh khối nấu đến nhiệt độ 60±1
o
C để đường
hóa.
*Sự trương nở của nguyên liệu:
6

Sự trương nở của nguyên liệu là kết quả của sự trương nở gluten và tinh bột trong
nguyên liệu. Ở nhịêt độ dưới 55
o
C, tinh bột trương nở ít hơn so với gluten. Khi nhiệt độ
trên 60
o
C, sự trương nở của tinh bột tăng rất mạnh và sự trương nở của gluten giảm
xuống. Khi nhiệt độ gần 90
o
C, vỏ của hạt tinh bột bị phân cắt và tinh bột bị hồ hóa từng
phần riêng lẻ.
Khi nấu nguyên liệu hạt, người ta thường bổ sung một lượng nước cần thiết (thường
là 16-18%) bảo đảm cho sự trương nở và hòa tan của tinh bột đồng thời nhằm đạt được

nồng độ chất khô trong dung dịch đường hóa. Đối với các loại củ, do bản thân chúng có
chứa nước nên không cần bổ sung hoặc bổ sung không đáng kể. Tốc độ trương nở của
nguyên liệu được biểu diễn bởi phương trình:
W = a.T
n

Trong đó:
W: độ ẩm của hạt (%).
T: thời gian trương nở (phút)
a và n là những hệ số phụ thuộc vào từng loại hạt thực vật khác nhau.
Tốc độ trương nở của từng loại hạt khác nhau có thể sắp xếp theo thứ tự giảm dần
như sau:
Mạch đen > lúa mạch > kiều mạch > kê > lúa mì > ngô
(101) (76) (70) (67) (60) (55)
(con số trong ngoặc biểu thị lượng nước mà hạt đã hấp thụ ở nhiệt độ 90
o
C trong thời gian
60 phút, tính theo % trọng lượng hạt không nước).
Hạt to trương nở chậm hơn hạt nhỏ. Hạt đã bóc vỏ trương nở nhanh hơn hạt còn
nguyên vỏ. Nếu hạt được nghiền nhỏ thì tốc độ trương nở nhanh hơn. Khi nhiệt độ tăng
10
o
C (trong giới hạn nhiệt độ 70-90
o
C) tốc độ tăng lên hai lần.
Trong sản xuất hạt thường được nghiền nhỏ, nên ngay trong quá trình nấu, dù là
phương pháp gián đoạn, liên tục cũng như khi gia nhiệt, cần hết sức chú ý vì chúng
trương nở rất nhanh. Phải chọn nhiệt độ và thời gian gia nhiệt sao cho không để xảy ra sự
hồ hóa cục bộ, tức là đừng để khối nấu trở thành vón cục.
1.2.2. Sự biến đổi hóa học:

1.2.2.1. Sự biến đổi của cellulose, hemicellulose và pectin:
Trong quá trình nấu ở môi trường acid nhẹ, cellulose không bị thủy phân, còn một
phần hemicellulose có thể bị thủy phân. Sự thủy phân này bắt đầu xảy ra trong quá trình
nấu dưới tác dụng của ion H
+
tạo ra dextrin, các hợp chất cao phân tử (rất ít), và đường
pentose (xilose, arabinose).
Đối với pectin thì xảy ra phản ứng xà phòng hóa, kết quả là tạo ra rượu metanol
trong khối nấu. Số lượng metanol tạo thành tỷ lệ thuận với nhiệt độ nấu và tùy thuộc vào
loại nguyên liệu. Chất pectin trong khoai tây nhiều hơn, do đó khi nấu tạo thành metanol
nhiều hơn. Ngoài ra metanol còn được tạo thành do sự thủy phân xolanin và
7

metylpentose. Hàm lượng metanol trong khối nấu của khoai tây vào khoảng 0,004-
0,005% và của hạt khoảng 0,00035%.
1.2.2.2. Sự biến đổi tinh bột và đường:
* Biến đổi của tinh bột:
- Khi nấu sơ bộ, các enzyme amylase có sẵn trong nguyên liệu đã thuỷ phân một
phần tinh bột thành dextrin và đường maltose. Sự tác dụng của enzyme amylase lên mạch
tinh bột thích hợp nhất ở nhiệt độ 50-60
o
C.
- Khi nấu chín sự thủy phân của tinh bột xảy ra dưới tác dụng của ion H
+
. Lúc này
một số phân tử của tinh bột và nước bị hoạt hóa; Khi các phân tử tinh bột dạng mạch
thẳng đã bị hoạt hóa thì sự chuyển động của các phần riêng lẻ và các nguyên tử trong gốc
đường glucose sẽ tăng lên do nhận được một năng lượng dư so với mức năng lượng trung
bình giữa các mối liên kết glucosid; kết quả là các mối liên kết glucosid yếu đi và dễ bị
thủy phân bởi ion H

+
. Mặt khác, sự hoạt hóa các phân tử nước đã làm tăng động năng và
khả năng phân ly của các chất điện ly. Khi nấu nguyên liệu trong môi trường có pH = 6,5
(tương đương với pH tự nhiên của nguyên liệu) thì không có hiện tượng gì về sự thay đổi
hóa học. trong điều kiện nấu với pH = 5,4-5,7 tinh bột đã bị thủy phân rõ rệt và tạo thành
các phân tử dextrin phân tử lớn là chủ yếu.
- Sự biến đổi tinh bột thành đường trong quá trình nấu là không có lợi vì nó dẫn đến
sự tổn thất đường; do đó trong quá trình nấu, người ta nâng nhiệt độ khối nấu vượt qua
nhanh ở khoảng nhiệt độ 50-60
o
C.
* Sự biến đổi của đường:
Trong quá trình nấu, đường tham gia vào 3 phản ứng được sắp xếp theo thứ tự như sau:
Phản ứng melanoidin > Phản ứng thuận nghịch > Phản ứng caramen hóa.
Phản ứng thuận nghịch là sự chuyển hóa qua lại giữa monosaccharid và
polysaccharid.
Phản ứng melanoidin và caramen hóa trong sản xuất rượu là không có lợi vì nó gây
tổn thất đường. Vì vậy, qua các kết quả nghiên cứư, trong quá trình nấu, để hạn chế các
quá trình đó xảy ra, người ta thường giảm pH đến 3,5.
* Sự biến đổi của protein và các chất khác:
Trong quá trình nấu thường có khoảng 20-50% protein có trong nguyên liệu hòa tan
trong khối nấu. Nhiệt độ càng tăng thì sự hòa tan càng lớn.
Chất béo hầu như không thay đổi trong quá trình nấu.
Độ acid tăng lên trong quá trình nấu do nhiều nguyên nhân:
- Đường bị phân hủy.
- H
3
PO
4
liên kết trong tinh bột được giải phóng.

1.3. CÁC PHƯƠNG PHÁP NẤU:
1.3.1. Phương pháp nấu gián đoạn:
1.3.1.1. Sơ đồ thiết bị và quá trình công nghệ:
8

Hỗn hợp nguyên liệu được cho vào phễu trộn đều và gia nhiệt đến nhiệt độ 40-45
o
C.
Thời gian hỗn hợp lưu lại ở phễu phụ thuộc vào thời gian nấu của nguyên liệu đó, thường
thì 50-90 phút.
Trước khi nạp nguyên liệu, cần phải mở vào nồi nấu một ít hơi để tránh khối nấu
làm tắc ống hơi.
Sau khi nạp nguyên liệu, đóng chặt nắp và tiếp tục mở vang hơi từ từ để tăng áp suất
đến áp suất quy định; nếu mở hơi nhanh quá sẽ làm cho hỗn hợp dễ bị vón cục và có sự
va đập mạnh giữa hơi nóng và dung dịch làm rung thiết bị và gây tiếng động lớn. Thời
gian xả hơi càng kéo dài càng tốt, nhưng kéo dài quá sẽ kéo dài chu kỳ nấu và nước
ngưng tụ trong hơi nhiều làm loãng khối nấu. Thường thời gian xả hơi khoảng 25-30
phút.
Khi đạt áp lực trong nồi theo quy định, người ta đóng bớt hơi, sao cho áp lực ổn
định, không thể giao động quá lớn. Suốt thời gian này, van hơi thừa phải mở để đẩy hết
khí không ngưng và các khí khác sinh ra trong quá trình nấu. Thời gian nấu và áp suất
duy trì trong quá trình nấu phụ thuộc vào tính chất của từng loại nguyên liệu chế độ nấu
quy định.
Ví dụ: Ngô hạt: 80-90 phút, ngô bột: 55-60 phút với áp suất 4-4,2 kg/cm
2
.
Khoai sắn khô: 40-45 phút, 3,5-3,8 kg/cm
2
…
Trước khi phóng khối nấu sang thùng hầm nhừ hoặc thùng đường hóa phải lấy

mẫu kiểm tra. Khi lấy mẫu thường lấy sớm trước thời gian quy định 3-5 phút để quyết
định thời gian phóng khối nấu đi.

13

14

7

8

2

5

4

12

9

10

11

3

1

6

40
-
45
0
C

50-90 ph
Ghi chú:
1. Phễu ngâm NL
2. Cửa nạp liệu
3. Nồi nấu
4. Hệ thống truyền động
5. Van an toàn
6. Bình dầu chống tắc ống dẫn áp kế
7. Áp kế
8. Ống xả hõi thừa
9. Ống hõi chính
10. Ống hõi phụ vào nồi
11. Ống lấy mẫu
12. Ống dẫn khối nấu sang nồi hầm nhừ
13. Bình chứa acid
14. Ống nước.

9

Thời gian phóng khối nấu càng nhanh càng tốt để tăng va chạm làm tế bào tiếp tục
vỡ tốt hơn. Tuy nhiên còn phụ thuộc điều kiện thiết bị và quãng đường đi của khối nấu,
thường là 15-20 phút, có khi 30 phút.
Toàn bộ thời gian từ khi cho hỗn hợp khối nấu xuống nồi đến khi khối nấu chuyển

hết sang thùng hầm nhừ gọi là chu kỳ nấu. Như vậy trong một chu kỳ nấu gồm 4 giai
đoạn:
- Xuống nguyên liệu.
- Nâng áp lực.
- Nấu chín.
- Phóng khối nấu.
Trong điều kiện kỹ thuật nấu đã quy định, muốn rút ngắn chu kỳ nấu, chỉ được rút
ngắn thời gian ở giai đoạn thứ 1 và thứ 4. Cũng có trường hợp rút ngắn giai đoạn 2, nhưng
dễ đưa đến chất lượng nấu không tốt.
1.3.1.2. Ưu khuyết điểm của phương pháp:
* Ưu điểm:
- Cấu tạo đơn giản, dễ chế tạo.
- Thao tác đơn giản.
- Nấu được tất cả các loại nguyên liệu.
* Nhược điểm:
- Năng suất thấp.
- Tiêu hao nhiều hơi, không tận dụng được hơi thừa. Tình hình sử dụng hơi của thiết
bị không đều do đó ảnh hưởng đến việc sử dụng hơi của các thiết bị khác.
1.3.2. Phương pháp nấu liên tục:
Đối với phương pháp này, mỗi bước có một hệ thống thiết bị riêng nhưng đều có
nguyên tắc chung như sau:
1. Nguyên tắc về xử lý nhiệt:
Chia quá trình xử lý nhiệt ra làm hai giai đoạn:
* Giai đoạn gia nhiệt sơ bộ hỗn hợp khối nấu: Giai đoạn này dùng hơi thứ từ khối
nấu tách ra ở thiết bị hầm nhừ và trong thiết bị nấu chín của quá trình nấu.
Giai đoạn này có thể nâng nhiệt độ cao hơn 75-80
o
C để giữ được tính linh động của
hỗn hợp và ngăn ngừa sự tạo thành đường dưới tác dụng của men amylase có trong
nguyên liệu.

* Giai đoạn nâng nhiệt để nấu chín: Sử dụng hơi chính.

10

2. Nguyên tắc cấu tạo của thiết bị:
Trong thiết bị nấu thường được cấu tạo nhiều ngăn và vách chắn để đảm bảo sự cân
bằng và đồng nhất của khối nấu.
Hệ thống thiết bị nấu liên tục như sau:








1. Nồi nấu sơ bộ
2. Bõm pitton
3. Bộ phận tiếp xúc nhiệt
4. Thiết bị nấu chín (đợt 1; 138-140
0
C, 20-25ph)
5. Thiết bị nấu chín thêm (đợt 2)
6. Thiết bị tách hơi
7. Thiết bị điều chỉnh mức khối nấu.
Nguyên liệu và nước vào nồi nấu sơ bộ 1 được gia nhiệt bằng hơi thứ từ thiết bị tách
hơi thứ 6. Sau đó nhờ bơm pitton 2 đưa đến thiết bị nấu chín 4 rồi đến thiết bị nấu 5 (với
mục đích giữ thời gian dài cho khối nấu). Sau khi khối nấu bốc hơi xong được đưa đi
đường hóa.
1

2

3

4

5

5

7

6

Hơi thứ
Đi đường hóa
NL

11

Chương 2: LÀM NGUỘI VÀ ĐƯỜNG HÓA
2.1. MỤC ĐÍCH:
- Chuyển hóa tinh bột thành đường bằng phức hệ enzyme amylase của nấm mốc
hoặc của malt.
- Làm nguội khối nấu từ nhịêt độ 105-110
o
C xuống nhiệt độ thích hợp để enzyme
amylase hoạt động (60 ± 2
o

C) và làm nguội dịch đường hóa đến nhiệt độ thích hợp để lên
men (33-36
o
C).
2.2. SƠ ĐỒ TÁC DỤNG CỦA ENZYME AMYLASE LÊN MẠCH TINH BỘT:
Tinh bột trong nguyên liệu gồm 2 thành phần chính là amylo và amylopectin. Trong
những điều kiện thích hợp, dưới tác dụng của phức hệ enzym amylase, amylo và
amylopectin bị phân cắt, tạo ra nhiều sản phẩm trung gian khác nhau (thường gọi chung là
dextrin) và sản phẩm cuối cùng là maltose và glucose.
Thành phần các sản phẩm tạo thành sau khi đường hóa phụ thuộc vào cấu trúc của
mạch amylo và amylopectin và phức hệ enzyme amylase sử dụng.
Cấu trúc amylopectin ở trong các loại nguyên liệu khác nhau là khác nhau,
amylopectin của tinh bột các loại hạt không có liên kết của acid phosphoric ở vị trí α 1-6
glucosid, trong khi đó ở tinh bột khoai tây lại có mối liên kết đó.
Phức hệ enzyme amylase từ các nguồn gốc khác nhau sẽ có tác dụng lên mạch tinh
bột ở các vị trí khác nhau. Phức hệ enzym amylase của malt hầu như không có enzyme
glucoamylase nên sản phẩm đường hóa chủ yếu là maltose, lượng đường glucose do
enzyme α amylase tạo ra không đáng kể. Trong khi đó, nếu thủy phân tinh bột bằng phức
hệ enzyme amylase của nấm mốc thì sản phẩm cuối cùng hầu như là đường glucose.
Sơ đồ tác dụng của enzyme amylase lên mạch tinh bột như sau:

β amylase

β
α amylase
γ γ
γ
α

β
γ
12

Sự thay đổi một số tính chất của nguyên liệu trong quá trình đường hóa nhưu sau:
- Độ nhớt của dung dịch giảm dần.
- Khả năng khử tăng lên.
- Phản ứng định tính với iod thay đổi từ màu xanh, tím xanh, đỏ nâu, đến không
màu.
Các dạng dextrin khác nhau có thể phân biệt qua phản ứng màu với iod như sau:
- Amylodextrin (có trên 12 gốc đường glucose) với iod cho màu xanh tím, tan trong
rượu 25%, nhưng kết tủa trong rượu 40%.
- Ethytrodextrin (có từ 8-12 gốc đường glucose), với iod cho màu đỏ nâu, tan trong
rượu 55%, kết tủa trong rượu 65%.
- Acrodextrin (4-6 gốc đường), không có màu với iod, tan trong rượu 70%.
- Maltodextrin (2 gốc glucose), không phản ứng màu với iod và không bị kết tủa
bởi rượu.
Người ta dựa vào tính chất này để biết được các giai đoạn thủy phân và điều khiển
quá trình thủy phân.
2.3. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH THỦY PHÂN TINH BỘT:
Vận tốc của quá trình thủy phân tinh bột phụ thuộc vào nồng độ của enzyme, nhiệt

độ và pH.
2.3.1. Nồng độ của enzyme:
Kết quả của sự thủy phân được đánh giá bởi cả 3 yếu tố:
- Mức độ đường hóa.
- Tốc độ đường hóa.
- Sản phẩm thủy phân.
Qua kết quả nghiên cứu người ta nhận thấy rằng nồng độ enzyme tăng thì tốc độ
đường hóa tăng, nhưng đến một giới hạn nhất định thì làm lượng đường khử được tạo
thành không thay đổi, tuy nhiên nếu tăng hàm lượng tinh bột (nồng độ cơ chất tăng) thì
hàm lượng đường khử tăng lên tương ứng. Vì vậy khi nói đến ảnh hưởng của nồng độ
enzyme tức nói đến hoạt tính, số lượng và sự cân đối của phức hệ amylase.
2.3.2. Nhiệt độ:
Cũng như các phản ứng hóa học khác, tốc độ phản ứng thủy phân tăng khi nhiệt độ
tăng. Tuy nhiên, tác dụng của amylase sẽ bị đình chỉ ở nhiệt độ 75-85
o
C.
Phức hệ enzyme amylase có nguồn gốc khác nhau chịu nhiệt khác nhau, α amylase
chịu được nhiệt độ cao hơn β amylase.
13

Khi đường hóa ở nhiệt độ cao, dextrin tạo ra nhiều hơn đường khử làm cho hiệu
suất lên men giảm.
Nhiệt độ đường hóa thấp (40-50
o
C) cũng không tốt, vì ở nhiệt độ này các loại vi
khuẩn có trong dịch nấm mốc, dịch sữa malt sẽ phát triển thuận lợi hơn. Mặc dù đường
khử tạo ra nhiều hơn.
Khi thủy phân tinh bột bằng enzyme thì giới hạn nhiệt độ không vượt quá 50-55
o
C.

Nếu vượt quá giới hạn này, protein của enzyme bị biến tính, enzyme bị bất hoạt. Tuy
nhiên, sản phẩm của sự thủy phân tinh bột cũng như các chất đạm, chất béo trong môi
trường có tác dụng làm giảm sự đình chỉ hoạt động của enzyme amylase bởi nhiệt độ. Khi
nồng độ dịch đường hóa đạt 2% thì kéo dài thời gian đường hóa cũng không ảnh hưởng
đến hoạt tính của enzyme, ngay cả ở nhiệt độ 60
o
C.
Chính vì vậy, trong thực tế sản xuất, thường tiến hành giữ nhiệt độ để đường hóa ở
60 ± 1
o
C.
2.3.3. Độ pH:
Bản chất hóa học của enzyme là protein cho nên sự thay đổi giá trị pH không lớn
cũng có tác dụng phục hồi hoặc kích thích hoạt tính của enzyme, tuy nhiên nếu thay đổi
lớn sẽ làm mất hoạt tính của enzyme.
Độ pH thích hợp cho các enzyme amylase có nguồn gốc khác nhau là khác nhau.
Theo Zônbenxen, pH thích hợp cho amylase đại mạch hoạt động là 4,6. Đối với amylase
nấm mốc thì giá trị pH thích hợp nhất để nó phân giải tinh bột ở 40
o
C là 5,6.
Đối với α amylase có tác dụng tốt ở pH cao hơn so với các loại enzyme khác, α
amylase hoạt động tốt ở pH = 5,7, đối với β amylase gần 4,8.
Ảnh hưởng của pH đối với hoạt tính của enzyme còn phụ thuộc vào nhiệt độ và
một số yếu tố khác. Qua nghiên cứu người ta thấy rằng, khi nhiệtt độ tăng thì pH thích
hợp cho amylase của thóc malt có xu hướng tăng lên.
Trong quá trình nấu và đường hóa, người ta sử dụng các acid vô cơ (H
2
SO
4
, HCl),

hoặc acid hữu cơ (lactic) để điều chỉnh pH cho thích hợp.
2.2.4. Những yếu tố ảnh hưởng khác:
1. Ảnh hưởng của chất sát trùng:
Để hạn chế và ngăn cản sự nhiễm khuẩn trong quá trình đường hóa người ta
thường dùng các chất sát trùng như formol, Na
2
SiF
6
… với tỉ lệ 0,02… 0,025% so với
khối lượng. Chất sát trùng không gây ảnh hưởng xấu đến hoạt tính của enzyme mà còn có
tác dụng kích thích hoạt tính của enzyme amylase đôi chút.
2. Ảnh hưởng của nồng độ rượu:
14

Quá trình đường hóa chỉ trong một thời gian ngắn do đó tinh bột chưa bị thủy phân
hoàn toàn mà còn tiếp tục bị thủy phân trong quá trình lên men. Vì vậy cần xét đến ảnh
hưởng của nồng độ rượu đối với phức hệ enzyme amylase. Qua kết quả nghiên cứu,
Iarôvenkô cùng những người cộng tác đã rút ra kết luận ở bảng sau:
Đường glucose tạo thành, %
Nồng độ rượu cho vào, %V
Thời gian đường hóa
(thủy phân), giờ
Mẫu đối chứng
4 6 10
12 4,47 5,15 4,90 4,66
24 5,12 6,18 5,92 6,18
36 6,35 6,43 6,35 5,97
50 6,82 6,82 6,82 7,04
3. Ảnh hưởng của thời gian đường hóa:
Việc chọn thời gian đường hóa có ý nghĩa lớn trong thực tiễn sản xuất, vì nó quyết

định năng suất của thiết bị, chất lượng của dung dịch đường hóa và hiệu suất tổng thu hồi.
Thời gian đuờng hóa có ảnh hưởng đến sự hòa tan tinh bột. Khi đường hóa khối
nấu ở nhiệt độ 55-58
o
C trong thời gian 15-120 phút, hầu như lượng đường lên men trong
dịch đường hóa không tăng, nhưng nồng độ chất tan trong dung dịch lại tăng một cách rõ
rệt. Sau 15 phút đường hóa, nồng độ chất tan 13,8% và sau 120 phút, nồng độ chất tan
14,8%, nhưng đường lên men không tăng. Như vậy, thơig gian đường hóa nâng cao hàm
lượng chất khô hòa tan (chủ yếu là đạm hòa tan) và nâng cao tính chất đệm của dung dịch.
Song kéo dài thời gian đường hóa ở nhiệt độ 55-58
o
C sẽ làm giảm hoạt tính của amylase,
khả năng nhiễm khuẩn tăng và hiệu suất tổng thu hồi giảm. Theo kết quả nghiên cứu, thời
gian đường hóa tốt nhất là 5 phút, cho hiệu suất tổng thu hồi tăng 37 lít cồn/tấn tinh bột so
với đường hoá ở 60 phút.
Ở các nhà máy rượu có thiết bị làm nguội chân không đều thục hiện thời gian
đường hóa 5 phút. Nếu làm nguội bằng phương pháp trao đổi nhiệt thông thường thì thời
gian đường hóa 15-30 phút.
2.4. SẢN XUẤT CHẾ PHẨM ENZYME AMYLASE:
2.4.1. Các chủng nấm mốc được sử dụng trong công nghiệp sản xuất rượu từ nguyên
liệu có tinh bột:
1. Rhizopus:
- Bào tử lúc non có màu trắng, lúc già màu đen.
15

- Nhiệt độ phát triển thích hợp 32-34
o
C.
- Thường lấy trên củ, hạt ẩm, bánh mỳ, cơm, xôi để trong không khí vài ngày.
Rhizopus thường được nuôi cấy trên môi trường dịch thể giàu dinh dưỡng và có

thông khí, hệ enzyme tương đối hoàn chỉnh nên thường được dùng trong sản xuất rượu
theo phương pháp amylo và nuôi cấy bề sâu.
2. Mucor:
Trong sản xuất thường sử dụng phổ biến là loài Mucor rouxii. Ở Mucor rouxii,
ngoài hệ men amylase còn có enzyme rượu hóa, nên trong điều kiện yếm khí, enzyme của
Mucor rouxii có thể biến đường thành rượu. Hiện nay rất hay gặp trong quá trình sản xuất
nấm mốc bề mặt trên môi trường chất rắn có tinh bột, giữ ở nhiệt độ cao (39-40
o
C).
Mucor rouxii phát triển mạnh trên môi trường thạch Czapek, khuẩn ty lúc non có
màu trắng, già có màu xám nhạt. Bào tử nang từ màu trắng chuyển dần sang màu hơi
vàng, đỏ xám, đen làm cho khuẩn lạc xám dần.
3. Asperrgillus:
Có thể tìm thấy dễ dàng ở khắp mọi nơi trên mọi cơ chất; gồm nhiều loài nhưng
trong công nghiệp sản xuất rượu thường dùng các loài: Asp. Flavus, Asp. Oryzae, Asp.
Batatae, Asp. Awamorii, Asp. Niger, Asp. Usami
Khuẩn ty của Aspergillus không màu hay vàng nhạt. Màu khuẩn lạc Asperrgillus
rất khác nhau: đen, nâu, vàng, vàng lục, trắng màu sắc này thay đổi tùy điều kiện môi
trường, thời gian nuôi cấy trên môi trường nhất định.
Asp. Oryzae có hoạt tính enzyme amylase, protease rất cao nên được sử dụng rộng
rãi trong công nghiệp sản xuất rượu, tương, chao, nước chấm lên men, chượp cá
2.4.2. Các phương pháp sản xuất chế phẩm enzyme amylase từ nấm mốc:
Căn cứ vào dạng môi trường dinh dưỡng để nuôi cấy và hình thái khuẩn ty thể hình
thành mà chia ra 2 phương pháp:
- Phương pháp nuôi cấy bề mặt: Khuẩn ty thể của nấm mốc tạo thành một lớp
mỏng trên bề mặt môi trường nuôi cấy; đối với môi trường rắn, khuẩn ty thể xuyên sâu
vào trong những chỗ hỗng của môi trường.
- Phương pháp nuôi cấy bề sâu: Nấm mốc được nuôi cấy trong môi trường dinh
dưỡng dịch thể, có không khí. Khuẩn ty thể hình thành được phân bố và lơ lửng trong môi
trường, enzyme amylase khuyếch tán ra môi trường.

16

2.4.2.1. Nuôi cấy nấm mốc theo phương pháp bề mặt:
* Quy trình công nghệ:















* Nguyên liệu:
Để sản xuất chế phẩm enzyme amylase từ nấm mốc theo phương pháp bề mặt, môi
trường dinh dưỡng thường được dùng là: cám mì, cám gạo, bột ngô, trấu và các loại phụ
phẩm khác làm môi trường dinh dưỡng.
Các nguyên liệu trên đây phải thỏa mãn các yêu cầu sau:
- Cám, rấu có bề mặt tiếp xúc lớn, mỏng, tạo được độ xốp nhiều, không có những
chất gây ảnh hưởng xấu đến sự phát triển của nấm mốc. Ở nước ta thường dùng cám gạo
hoặc bột ngô, bột mỳ trộn với trấu theo tỷ lệ cân đối.
- Hàm lượng tinh bột trong nguyên liệu không nhỏ hơn 20% và phải sát trùng
nguyên liệu trước khi gieo giống.
- Bổ sung đầy đủ một số chất dinh dưỡng khác như: acid amin, muối khoáng và

các nguyên tố vi lượng.
* Phối trộn và làm ẩm:
Cần phải phối trộn các thành phần cho cân đối, đồng thời làm ẩm môi trường cho
đạt được độ ẩm 55-60%.
Nếu khô quá, nấm mốc phát triển kém và ít tích lũy enzyme.
Nguyên liệu làm môi trường
Gây giống
Sát trùng bằng hơi nước (t
o
= 140-145
o
C)
Làm nguội và đánh tơi (t
o
= 40
o
C)
Thiết bị nuôi
Chế phẩm amylase thô
Nghiền nhỏ, sấy khô, bảo quản
Trộn đều (w = 55-60%)
Nước
Giống gốc
17

Nếu quá ẩm, môi trường dể bị dính bết gây môi trường bị yếm khí, khi nhiệt độ
tăng trong thời gian nấm mốc phát triển mạnh dễ gây hiện tượng lên men rượu và acid,
giảm chất lượng nấm mốc.
* Sát trùng môi trường: Với 2 mục đích
- Làm chín nguyên liệu tạo điều kiện cho nấm mốc đồng hóa nguyên liệu tốt hơn.

- Sát trùng: tiêu diệt vi sinh vật có hại.
- Thường, người ta sát trùng môi trường bằng hơi nước trực tiếp.
Nhiệt độ sát trùng ở 140-145
o
C sẽ đảm bảo tiêu diệt các vi sinh vật có hại trong
cám mì. Nếu nhiệt độ cao hơn sẽ có hiện tượng thăng hoa của những chất dễ bay hơi và
xảy ra các phản ứng oxy hóa không có lợi trong sản xuất.
Thời gian sát trùng phụ thuộc vào chiều cao của môi trường, môi trường càng dày,
thời gian nâng nhiệt càng dài, với chiều dày 15 mm, thời gian mất 100 phút, chiều dày 50
mm, thời gian mất 300 phút.
* Làm nguội và làm tơi môi trường để gieo giống:
Có thể làm nguội bằng không khí sạch bằng phương pháp trao đổi nhiệt bề mặt với
nước lạnh, hoặc bằng phương pháp cho nước sạch trực tiếp vào môi trường để hạ nhiệt độ
và tăng ẩm.
Giai đoạn làm nguội từ nhiệt độ 140-145
o
C xuống nhiệt độ thích hợp để gieo giống
(39-40
o
C) là rất quan trọng. Phương pháp làm nguội không tốt, thời gian làm nguội kéo
dài, tiếp xúc nhiều với môi trường, dụng cụ dễ gây nhiễm khuẩn môi trường.
* Nuôi cấy mốc giống:
Nấm mốc được cấy chuyền từ ống giống gốc đến các bình tam giác nhỏ và tam
giác lớn cho đến khi đạt được 1-2% tỷ lệ so với nguyên liệu sản xuất.
Điều kiện nuôi mốc giống đòi hỏi nghiêm ngặt hơn:
- Nguyên liệu tốt, giàu chất dinh dưỡng hơn, tiệt trùng kỹ càng hơn.
- Điều kiện nuôi cấy khống chế cẩn thận theo từng giai đoạn phát triển của nấm mốc.
- Thời gian nuôi dài hơn nhằm để cho mốc tạo nhiều bào tử.
- Sau khi nuôi cấy mốc giống phải thuần chủng, không nhiễm tạp.
* Gieo mốc giống:

Mốc giống đã được chuẩn bị trên đem trộn đều với nguyên liệu (môi trường đã được
sát trùng và làm nguội). Sau đó đem phân phối canh trường đó vào các mành và đưa đi
nuôi ở phòng nuôi.
* Nuôi mốc:
Phòng nuôi có thể điều chỉnh được nhiệt độ và độ ẩm của không khí.
Nấm mốc được nuôi theo chế độ như sau:
+ Nhiệt độ: nhiệt độ thích hợp là 32-33
o
C. Trong quá trình nuôi, nấm mốc hô hấp,
thải nhiệt làm cho nhiệt độ tăng (có thể lên đến hơn 40
o
C) do đó hoạt động của nấm mốc
18

để tổng hợp enzyme bị đình chỉ, vì vậy cần phải luôn luôn khống chế nhiệt độ cho thích
hợp.
+ Độ ẩm của môi trường: Nấm mốc càng phát triển thì độ ẩm của môi trường càng
giảm. Nếu ban đầu, độ ẩm là 60% thì sau 4-5h, độ ẩm bắt đầu giảm cho đến khi kết thúc
quá trình thì độ ẩm còn 40%.
Nếu độ ẩm giảm như vậy thì hoạt lực enzyme do nấm mốc tích lũy giảm. Vì vậy cần
phải khống chế để độ ẩm của môi trường đạt 55-60%.
+ Thông khí: Quá trình phát triển của nấm mốc cần O
2
và thải CO
2
, do đó trong quá
trình nuôi cấy cần cung cấp oxy bằng cách đẩy không khí vào. Khi đẩy không khí vào khí
CO
2
bay ra, đồng thời nhiệt cũng thoát ra. Như vậy, quá trình cung cấp O

2
vừa giảm được
CO
2
vừa giảm nhiệt.
* Ưu điểm của phương pháp bề mặt:
- Dễ tổ chức sản xuất do dây chuyền công nghệ đơn giản.
- Khi bị nhiễm, chỉ hạn chế ở một phạm vi hẹp.
- Sản phẩm sản xuất ra sử dụng được ngay.
* Nhược điểm:
- Khó cơ khí hóa và tự động hóa.
- Năng suất thấp.
- Tốn mặt bằng sản xuất.
- Sử dụng nguyên liệu giàu tinh bột nhưng do quá trình sản xuất hồ hóa chưa kỹ do
đó, quá trình đường hóa không triệt để nên tồn tại tinh bột sót.
- Khi sử dụng, phải qua các khâu nghiền, khuyếch tán trích ly. Nếu sử dụng ở dạng
khô sẽ gây trở ngại cho sản xuất ( tắc đường ống).
2.4.2.2. Nuôi nấm mốc theo phương pháp bề sâu:
* Môi trường dinh dưỡng:
Thường dùng 2 loại: môi trường tổng hợp và môi trường tự nhiên.
* Vô trùng môi trường:
Phương pháp nuôi cấy bề sâu đòi hỏi vô trùng tuyệt đối không những môi trường mà
còn cả thiết bị và không khí.
+ Sau khi chuẩn bị môi trường, người ta thực hiện quá trình thanh trùng ở 130
o
C thời
gian 15-30 phút.
+ Thiết bị phải vệ sinh thường xuyên, thường khử trùng bằng hơi nóng và dùng một
số hóa chất để xông hơi.
+ Không khí cung cấp cho quá trình nuôi cấy cũng phải được khử trùng.

* Công nghệ nuôi cấy:
Tiến hành theo 3 bước:
- Nuôi cấy phòng thí nghiệm.
19

- Nuôi cấy trung gian.
- Nuôi cấy sản xuất.
+ Nuôi cấy phòng thí nghiệm: là giai đoạn nuôi cấy nhỏ từ ống gốc đến các bình tam
giác nhỏ và lớn cuối cùng được 1 lít, tổng thời gian nuôi cấy trong giai đoạn này là 46-
50h. trong quá trình nuôi cấy có thông khí.
+ Giai đoạn nuôi cấy trung gian:
Mục đích tiếp tục nhân giống trong phòng thí nghiệm cho đến khi đủ giống để sản
xuất. Thể tích môi trường của giai đoạn này bằng 10% so với lượng môi trường sản
xuất.
+ Giai đoạn nuôi cấy sản xuất:
Mục đích: tích lũy enzyme.
Đây là giai đoạn cuối cùng nhằm thu được một lượng enzyme có chât lượng mong
muốn. Thời gian của giai đoạn này là 48-52h, nhiệt độ 50-52
o
C.
2.5. CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐƯỜNG HÓA:
2.5.1. Phương pháp làm nguội và đường hóa gián đoạn:

Khối nấu sau khi nấu xong được đưa vào thiết bị đường hóa. Ở đây, khối nấu được
làm nguội đến nhiệt độ (60 ± 2
o
C), gọi là nhiệt độ đường hóa, bằng nước lạnh. Khi
đạt đến nhiệt độ đường hóa, người ta bổ sung chế phẩm enzyme vào khối nấu, đồng
thời thực hiện quá trình đảo trộn để cho sự đường hóa xảy ra.
Sau khi đường hóa, tiếp tục mở nước để làm nguội đến nhiệt độ lên men 33-36
o
C.
Phương pháp làm nguội và đường hóa gián đoạn có những ưu khuyết điểm như
sau:
Ưu điểm:
- Dễ thực hiện các thông số kỹ thuật.
- Chế tạo đơn giản, dễ vận hành.
- Khi bị nhiễm men dại thì có thể độc lập xử lý.
Nhược điểm:
- Tốn nước làm nguội, tốn điện, hơi.
- Năng suất thấp.
Nấm mốc
Ống thoát hơi
N
ứ
ớc lạnh

Kh
ối nấu

20

- Thời gian làm nguội lâu.

Do đó hiệu suất thu hồi không được nâng cao.
2.5.2. Phương pháp làm nguội và đường hóa liên tục chân không:














Khối nấu từ bộ phận tách hơi (1) qua van điều chỉnh (2) vào bộ phận bốc hơi làm
nguội (3). Tại đây có độ chân không 600-610 mmHg tương ứng với nhiệt độ bốc hơi
62-63
o
C và độ chân không trong ống (4) được tạo ra nhờ bơm chân không (9) và thiết
bị baromet (10). Tốc độ của dung dịch chuyển động trong ống (4) đạt 30-40 m/s để
loại trừ sự tạo của khối nấu. Một phần dịch đường (20-25%) theo ống (5) trở về thiết
bị đường hóa và khối nấu qua thiết bị bốc hơi được làm nguội đến nhiệt độ 62-63
o
C
theo ống (6) về thiết bị đường hóa (7). Tại đây nó được đường hóa trong 5 phút.
Chế phẩm enzyme được chuẩn bị ở thùng (11) qua van (12) đến thiết bị đường hóa
(7).
Sau khi cho enzyme vào, nhiệt độ còn 57-58

o
C.
Mức dung dịch trong thiết bị đường hóa (7) được điều chỉnh bởi phao (13) nối với
cánh tay đòn điều chỉnh của van (2).
Sau khi đường hóa xong, dịch đường được bơm (14) đẩy vào thiết bị làm nguội
(15) kiểu ống lồng ống và được loàm nguội đến nhiệt độ lên men để đi lên men
(36±1
o
C).
Phương pháp này có các ưu điểm sau:
- Triệt tiêu được hiện tượng lão hóa tinh bột.
- Giảm lượng rượu mêtylic.
- Tạo điều kiện cho cơ giới hoá, tự động hóa và nâng cao hiệu suất tổng thu hồi.
H
2
O

Lên menM
TB tách hơi
Ống tạo độ CK

TB đường hoá
(57-58
0
C, 5ph)
TB bốc hơi
làm nguội
TB barom
et

TB làm nguội đợt 2
Enzym

600
-
610mmHg

62-63
0
C
(36
±
1
0
C)
15

5

1

4

2

3

10

9

7

8

6

21

Chương 3: LÊN MEN RƯỢU
3.1. MEN GIỐNG:
3.1.1. Những yêu cầu cơ bản của chủng nấm men rượu:
Nấm men dùng trong sản xuất rượu là chủng saccharomyces cerevisiae. Các loại
nấm men này có những đặc điểm khác nhau nhưng yêu cầu cần có những tính chất cơ
bản sau:
- Tốc độ phát triển nhanh
- Lên men được nhiều loại đường khác nhau và đạt được tốc độ lên men nhanh.
Chịu được nồng độ lên men cao, đồng thời bị ức chế bởi những sản phẩm của sự lên
men, tức là lên men đạt nồng độ rượu cao, yêu cầu nồng độ rượu trong dấm chín lớn
hơn 10%.
- Thích nghi với những điều kiện không thuận lợi của môi trường, đặc biệt đối với
những chất sát trùng, độ acid cao, nhiệt độ cao.
3.1.2. Những chủng nấm men rượu thường dùng:
1. Các chủng nấm men thường dùng cho dịch đường hoá từ tinh bột:
* Chủng II: (Saccharomyces cerevisiae Rasse II):
Loài này có ý nghĩa lịch sử vì là lần đầu tiên dùng vi sinh vật thuần khiết trong
công nghệ sản xuất rượu.
- Chủng II sinh sản trong môi trường nước đường, thường tụ lại thành những đám,
sau một thời gian ngắn lắng xuống, sinh bọt nhiều và thích nghi ở độ acid thấp, có sức
đề kháng cồn cao, không lên men được đường lactose.

- Chủng này phát triển yếu nên ít dùng.
* Chủng XII: (Saccharomyces cerevisiae Rasse XII):
- Tốc độ phát triển nhanh, sau 24 giờ, một tế bào có thể phát triển thêm 55 tế bào
mới, ít sinh bọt.
- Lên men ở nhiệt độ cao và lên men được các đường glucose, fructose,
saccharose, maltose và 1/3 đường rafinose.
- Có thể lên men đạt 13% rượu trong môi trường.
- Thuộc loại lên men nổi, được phân bố đều trong toàn bộ dịch lên men dạng bụi
mù, không tạo thành đám trắng.
* Chủng M:
- Không những dùng trong sản xuất rượu mà còn được dùng trong nước giải khát
lên men.
22

- Là hỗn hợp của 4 chủng nấm men nổi do đó có khả năng lên men được nhiều
đường trong đó có cả dextrin và rafinose.
- Bền vững với những điều kiện không thuận lợi trong thực tế sản xuất.
* Chủng MTB Việt Nam (Men thuốc Bắc):
- Được phân lập từ men thuốc bắc.
- Có khả năng lên men được đường glucose, saccharose, maltose, fructose, ràinase,
galactose.
- Lên men được ở nhiệt độ cao (39-40
o
C), chịu được độ acid tương đối cao (1-
1,5%), nồng độ rượu có thể đạt 12-14%, phát triển và lên men tốt ở môi trường có
0,02-0,025% chất sát trùng Na
2
SiF
6

2. Các chủng nấm men dùng cho dịch lên men dịch rỉ đường:
* Chủng 396 của Trung Quốc (hoặc 2610):
- Được phân lập từ rỉ đường Trung Quốc.
- Có khả năng lên men đường fructose, maltose, saccharose, glucose, rafinose,
manose, galactose, không lên men đường arabinose, dextrin, lactose.
- Nhiệt độ lên men thích hợp là 33
o
C, pH = 4,5-5, chịu được nồng độ rượu 10%
* Chủng Liên Xô
* Chủng “T” Việt Nam:
- Phân lập được từ dung dịch rỉ đường đặc 35-40 Be.
- Lên men ở nhiệt độ cao 33-37
o
C, pH = 4,5-5.
- Có thể lên men ở nồng độ môi trường 18-24Bx, đạt nồng độ rượu trong dịch lên
men 8-12%.
- Chịu được chất sát trùng với nồng độ 0,02-0,025%.
3.2. NUÔI CẤY MEN GIỐNG:
3.2.1. Những yếu tố ảnh hưởng đến sự sinh trưởng của nấm men:
1. Ảnh hưởng của nhiệt độ:
Mỗi loài nấm men có 3 giưqói hạn nhiệt độ khác nhau: cực tiểu, tối thích và cực
đại.
Ví dụ: đối với chủng XII, phát triển tốt nhất ở nhiệt độ 30-33
o
C, tối thiểu 5
o
C, tối đa
38
o
C.

Nấm men thường được nuôi cấy ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ tối ưu thì sẽ có năng
lực lên men tốt.
23

Đốia với quá trình lên men thì nấm men có thể chịu được giới hạn nhiệt độ khá
rộng, từ 1-45
o
C, quá 50
o
C thì nấm men chết. Vi khuẩn có nhiệt độ phát triển tối ưu
hoàn toàn giống nấm men, cho nên không thể ứng dụng điều kiện nhiệt độ để hạn chế
mức độ nhiễm khuẩn trong quá trình nuôi cấy và lên men rượu.
2. Ảnh hưởng của pH:
Nấm men có thể phát triển trong môi trường có chỉ số pH = 2-8, nhưng thích hợp
nhất là 4,5-5. Vi khuẩn bắt đầu phát triển ở pH = 4,2 hoặc cao hơn, khi pH < 4,2 chỉ
có nấm men phát triển.
Vì vậy trong lên men rượu, để ngăn chặn hiện tượng nhiễm khuẩn, người ta thực
hiện trong giới hạn pH = 3,8-4,0.
Tuy nhiên, trong thực tế có những loài vi khuẩn do quen dần với độ pH thấp, nên
ngoài ứng dụng điều chỉnh pH thích hợp, còn kết hợp sử dụng các chất sát trùng.
Để tạo pH thích hợp trong môi trường nuôi cấy nấm men, người ta thường dùng
acid lactic vì ngoài tác dụng acid hóa, acid lactic còn là chất dinh dưỡng cho nấm
men, ngoài ra còn có thể dùng acid butyric.
3. Ảnh hưởng của nồng độ rượu:
Quá trình nuôi cấy nấm men chủ yếu là tạo điều kiện cho sự phat triển sinh khối
của nấm men, tuy nhiên nấm men cũng thực hiện quá trình lên men rượu đáng kể
(phụ thuộc vào chế độ thông khí). Thường trong dịch lên men có chừng 4-6% rượu.
Nồng độ rượu sinh ra có ảnh hưởng đến tốc độ và khả năng phát triển của nấm men,
nồng độ rượu 1% đã có ảnh hưởng đến tốc độ và khả năng phát triển của nấm men, từ
4-6% thì có ảnh hưởng xấu. Vì vậy trong quá trình nuôi cấy cần phải tìm mọi cách để

hạn chế sự lên men rượu như thông khí để đẩy oxy vào.
4. Ảnh hưởng của sự thông khí và đảo trộn:
Quá trình thông khí kết hợp với đảo trộn có ảnh hưởng rõ rệt đến quá trình sinh
trưởng và phát triển của nấm men.
Thông khí nhằm cung cấp oxy cho quá trình hô hấp của nấm men, nếu không khí
yếu, sẽ tạo môi trường yếm khí làm cho nấm men thực hiện quá trình lên men, nồng
độ rượu trong môi trường tăng nhanh chóng làm kìm hãm sự phát triển của nấm men.
Đảo trộn có tác dụng làm cho môi trường ở trạng thái động làm tăng cường sự tiếp
xúc giữa tế bào nấm men với môi trường dinh dưỡng, do đó rút ngắn được thời gian
nuôi cấy.
3.2.2. Công nghệ nuôi cấy:
Quá trình nuôi cấy, phát triển nấm men dùng trong sản xuất rượu được tiến hành
tuần tự như sau:
24

Ống nghiệm giống nguyên chủng trong môi trường cố thể (thạch) ống
nghiệm dịch thể 10 ml bình nuôi 100 ml bình nuôi 1000 ml bình 10
lít thùng 100 lít thùng 1000 lít thùng phát triển có dung tích
tương đương 10-15% thể tích của thùng lên men.
1. Giai đoạn 10 ml, 100 ml:
Môi trường nuôi cấy ở giai đoạn 10 ml, 100 ml thường là nước đường hóa của nấm
vàng hoặc của malt.
- Nước malt vàng được chuẩn bị như sau:
Gạo nếp tốt ngâm nước đồ chín làm nguội gieo nấm mốc
vàng (Asp. Oryzae) phát triển trong điều kiện nhiệt độ 30-32
o
C, độ ẩm 85-90%,
thời gian 30-32h chế phẩm enzyme của Asp. Oryzae hòa chế phẩm với
nước đun sôi để nguội đến nhiệt độ 65-67
o

C theo tỷ lệ chế phẩm: nước = 1:3-1:3,5
sao cho nhiệt độ hỗn hợp đạt 55-58% thực hiện quá trình thủy phân ở nhiệt độ
này trong thời gian 4-6h nâng nhiệt độ lên 95-100
o
C để sát trùng lọc
nhanh
nước nấm vàng.
Nước malt được chuẩn bị như sau:
Gạo nấu cháo đặc làm nguội 55-58
o
C bổ sung malt đã
nghiền nhỏ với tỷ lệ 15-20% so với gạo tiến hành đường hóa ở nhiệt độ 55-
58
o
C trong 4-6h nâng nhiệt để sát trùng ở 100
o
C lọc nhanh nước
malt.
Thường ở giai đoạn này, bình nuôi cấy dùng nút bông và thông khí bằng máy lắc.
Thời gian nuôi cấy đối với 10 ml là 24h, 100 ml là 12-16h, độ pH thích hợp là 4,5-5,
nồng độ chất khô 12-13Bx, nhiệt độ 30-32
o
C đối với mùa đông và 33-35
o
C đối với
mùa hè.
2. Giai đoạn 1 lít – 10 lít:
- Môi trường: Chọn khối nấu của nồi nấu nguyên liệu tốt, lấy trước khi phóng khối
nấu sang nồi hầm nhừ 10-15 phút làm nguội đến nhiệt độ 62±1
o

C
cho nấm mốc vào với tỷ lệ nấm mốc 20-22% so với tinh bột và đường hóa trong thời
gian 4-6h lọc nhanh.
- Chế độ nuôi cấy.
+ Nhiệt độ, pH, nồng độ chất khô: giống như giai đoạn trên.
+ Thời gian nuôi cấy đối với mỗi giai đoạn là 12-14h.
+ Không thông khí mà chỉ dùng nút bông.
3. Giai đoạn 100 lít trở lên:
- Môi trường: Môi trường ở giai đoạn này có thể chuẩn bị theo 2 cách như sau:
25

+ Đường hóa trực tiếp khối nấu:
Khối nấu làm nguội đến nhiệt độ 62±1
o
C đường hóa bằng nấm mốc, tỷ
lệ nấm sử dụng 15-18% so với tinh bột, thời gian 4h sát trùng.
- Chế độ nuôi cấy:
+ Thông khí mạnh.
+ Nhiệt độ nuôi cấy: như các giai đoạn trên.
+ pH = 4,1- 4,4.
+ Thời gian nuôi cấy mỗi giai đoạn 100 lít và 1000 lít là 10-12h, đối với giai đoạn
phát triển ở thùng lên men là 8-10h.
+ Nồng độ chất khô: 12-14Bx.
3.2.3. Sơ đồ cấu tạo thiết bị phát triển nấm:

Ghi ch ú:
1. Thân thùng
2. Ống d ẫn MT và dịch NM
3.
Ống dẫn CO
2
4. Ống lấy mẫu
5. Ống cắm nhiệt kế
6. Ruột gà làm nguội
7. Ống dẫn kk hoặc hõi nóng
8. Ống đẫn dịch NM
9. Ống vệ sinh
Thùng nuôi cấy nấm men thường chế tạo thân có dạng hình trụ.
Chiều cao H = 1-1,2D (đường kính thùng).
Thể tích thùng bằng 8-10% thể tích của thùng lên men.
Bên trong thùng có ống xoắn ruột gà để làm nguội, có ống dẫn hơi nóng để sát
trùng.
Có thể bố trí hệ thống khuấy trộn đồng thời cả hệ thống thông khí.
H
ơ
i nóng

3

2

1
4

5

6

8

9
kk
H
2
O